CN85105493A - 交流电动机的驱动系统 - Google Patents

Abstract

用于一组具有互不相同运行特性的交流无刷电动机的驱动系统，例如所需的供电频率互不相同，该系统设计成由一台静态变换器(4)来供电。该系统的特征为，所有的电动机(15)被安排为一次有一个与统一的变换器进行电气连接，并且有一个鉴定装置(10-13)，它分别接到每台电动机，且连接到变换器上的控制输入(8，9)上，以便调节变换器，使之产生电动机所需供电参数的电能。本发明还涉及到一台用于该系统的手动工具。

Description

本发明涉及到一种驱动系统，该系统用于驱动一组至少包括两台具有互不相同运行特性的交流无刷电动机，例如具有互不相同的供电频率，或互不相同的最大转矩，而且其设计使得每台电动机都通过一台静态变换器来取得适合需要的电力参数的电能，本发明还进一步涉及到在该驱动系统中所使用的手动工具。

当通过一台变换器来驱动交流电动机时，例如正反转的电动机，本发明具有许多优点，因为，借助于简单的装置即能控制变换器，譬如，输出电压的频率就可以在很宽的范围内进行整定，以便将与上述变换器连接的正反转的电动机在所选定的两个可能转向中的任一个转向时驱动到所要求的速度上;或举例来说，使电动机只能在指定的转速下发出指定的最大转矩。利用这类静态变换器对在工作机械中运转的许多电动机的驱动进行控制，或用它对工作现场的各种手动工具的驱动进行控制，都需要对每台电动机提供一台独立的变换器，这是相当昂贵的，因此这种驱动方式至今已很少应用。

在许多情况下，例如在装有电动机驱动的多速钻机，电动机驱动的转矩板手等的车间中，要求工人按指定的工序来操作机械。这样，从理论上讲就有可能统一采用一个变换器，可以由工人将它按在特定的时间所使用工具的需要进行重复整定，而且可使加到工具上的电压调节为一定的频率，从而，使电动机在所期望的转速下运转;或整定到发出最大电流，去扭转螺丝的扳手。但是实际上，用这样的系统将得不到满意的结果，有时因为从一道工序转到另一工序需要经过相当长的时间;就是说，需要改换到与原先用的工具或机器工作特性不同的那些工具或机器上，例如转速不同的情况。此外，如果工人忘记改变变换器的整定，则还有可能造成损坏电动机的危险。

因此，本发明首要的目的即对一组电动机提供一个驱动系统，所指的一组电动机至少包括两台不同运行特性的电动机，例如所说的电动机要求有不同的供电电压或不同的供电频率。在此采用一台可调节的静态变换器;当将工具接到该变换器上时，变换器就能自动调整去适应带动该工具的电动机对供电参数的要求。另一个目的是为这种驱动系统提供一个手动操作手段。

根据本发明权利要求书中所定义的各项内容和参照附图描述实施方案的详细说明，即能达到上述目的。

图1是本发明实施例的示意图;

图2是图1实施例的改形;

图3是图1实施例的进一步改形;

图4是本发明的另一个实施例。

图1简单地说明本发明的第一实施例，其中有4台特性互不相同的交流无刷电动机，它们依次接到一个共用的变换器上，各电动机即可分别与各手动工具或机器结合。例如接合到一台钻机上、磨床、转矩扳手或类似的机器上，又例如接合到一台带有多台依次工作的电动机的机器上。在图1中，标号1，2和3表示可调变换器4的三相输入端，其三相输出用标号5，6和7表示。一台已商品化的变换器4，如美国加里福尼亚州呈大阿那山的爱默生（εmerson）电气公司制造的AS400型变换器，该变换器具有控制输入端8，9。借助于在控制输入端8，9施加一个给定的控制信号，或由这里接到负载上去，于是它就能够改变变换器输出的频率，或使接到变换器上的电动机反向旋转，或改变给定的最大电流值，以使接到该变换器上电动机的最大转矩发生变化。在图1中所绘制的实施例中，控制输入端8，9接到4个电位器10、11、12和13上，每只电位器被整定到一个予先给定值上，对所有的电动机都用此同一装置。在图中仅示出了在15处以实线表示和在15′处以点线表示的两台电动机。每只电位器按所对应的电动机所需要的运行特性进行整定;例如，按转速或最大转矩的要求整定;又如，调节变换器4使其输出电压的频率变化;譬如，要求分别在100HZ，120HZ，130HZ和300HZ之间变化。由此以使所连接的这4台电动机获得不同相应的转速。在所说明的实施例中，每台电动机都靠一根电缆16与相应的插头相接。每个插头具有5个接线插针17、18、19、20和另外在21、31、32、33中的一个针，究竟是哪一个针则取决于上述的哪台电动机由插针接入，后面还要细讲。每个插针都可插接到前述所有插头公用的插座内，且插座上有接线针22、23、24、25、26、27、28、和29，其中针22、23、24和29设计成分别与相应的针17、18、19和20相接，且每次有一个插头与该插座接线器耦合，同时插座的其它针25、26、27和28设计成与在一个专门的插头上规定的相应的插针33、32、31、和21相耦合，也就与电位器10、11、12、13中的每一个都耦合起来，这一耦合取决于在该时间内与插座耦合的插头所连接的应该是哪一台电动机。如此，在图1中电动机15就通过电缆16连接到一个插头上，除了4个插针17、18、19和20以外，该插头还包括针21，该针21，它与针20用导线30短接，于是，所形成的状态即为针17与针22、针18与针23、针19与针24、针21与针28相互连通，针28与电位器10以及针20与针29相通。如上所述，两个针20和21是经导线30在插头上短接起来的，结果针21、28、20、29、导线30和电位器10就形成了一个跨接在控制输入端8、9上的控制回路，并由此使得变换器4输出端5、6、7的输出电压得到在上述例中所要求的100HZ频率。同理可推知，用于驱动其它工具或机器的电动机15′上的插头也包括有前述的针17、18、19和20，它们与插座上的22、23、24和29相耦合。除此之外，该插头还包括有一个针，它是与插座中相应的针27、26和25相耦合的其余三个针31、32、33中的一个，并由此与相应的电位器11、12和13相接通。如此一来，假设电动机15′需工作于130HZ的输出频率上，则电动机15′的插头将包括有连接针31，而针31与针20之间由导线30短接（如图1中点线表示）于是当该电动机15′接入时，跨在输出端8、9之间即形成一个新的控制回路，此回路包括几对针17、22;18、23;19，24;31，27;以及20，29;导线30与电位器11经过插座的针27相通，故而产生130HZ的输出频率。

图2中说明的实施例是图1的修改方案，并且进行合并，形成一个可调电位器35和一个统一的触头36。在本实施例中，插头37带有一个鉴定杆38，它的长度相应于电位器35整定值，也即其长度对应于接到该系统中电动机15的要求，鉴定杆38的内端装有一个滑销39，该39与鉴定杆一起可在轴承40内作轴向运动，构成一个滑动电位器触头41。在鉴定杆38内端上的滑销39靠弹簧42的带动与鉴定杆一起移动，形成在电位器35上的变位接触，与前述的实施例相同，该电位器与变换器4上的控制输入端8，9相接。

在图1和2所描绘的实施例中，用于分别连接各电动机15的电动机鉴定元件，也即电位器10、11、12、13和35所表示的是与变换器4相连接的情况，当然它也可被放在例如图3中所示的手动工具内放置鉴定装置的位置上。例如，手动工具是一台磨床，它被置于一个机架43内，以及每个这样的工具包括有一个电阻44，该电阻通过跨在该工具43与变换器4间的连接销45上的两个插针并经电缆46而接到变换器4的控制输入端8和9上。

至此，以上都是假定连接到变换器输入端上的控制电路均系用于确 定其输出电压的频率或最大电流。以下将了解，在图3实施例中的电阻44也可以是一只热敏电阻，如果电动机15有发生过热的危险时，即闭锁变换器并由此而使电动机停运。

图4示意地介绍了按照本发明付诸实现的一个系统，它包括有一个鉴定电路47，该电路中容纳有用于变换器4的全部特性控制数据。在本实施例中，也假定电动机15被结合到一个手动工具中，而且鉴定电路47也被结合到该手动工具中。电路47可包括有一台静态存储器（ROM），其中存有手动工具需用的特性数据，例如电动机的驱动频率、最大工具温度、旋转方向、电动机最大转矩等。存储器47的内容由一个电子电路48来读取，读出的这些控制数据被传送到与变换器4的输入端8，9相连的一个控制电路49。在这方面比较适用的变换器即是美国加里福尼亚州呈大阿那山的爱默生（εmerson）电气公司零售的型号为AS5100以微处理机为主体的变换器。以下将会了解到，该静态存储器47能够用一台微处理机来代替。列举的鉴定装置除了上述那些以外，还有电容器、RC电路等都适用。

由于鉴定电路47，还有图3实施例中的电阻44都结合到手动工具中，故传输上述控制数据仅需用两个端子50，51即可。在最简单的形式中，在鉴定电路47中的数据包括有一个代表上述机器特性的数码，当微处理机48收到此数码时，即实行对该机器的以及机器电动机的各数据流进行控制，数据流传送到控制电路49，并由此传送到变换器4的输入端8及9。

前边已假设当所使用的是一台具体的手动工具时，则该工具被连接到一个插座上，但是还要了解，所有用于具体工作现场的工具都可以永久地接到变换器上，但是电的联系则只有在使用工具时才产生。在这种情况下，工具装有一个起动控钮，该按钮用来接通有关导电体间的接点。例如图3中所示的起动按钮52即用来操作前述的接点53。

Claims (10)

1、一个驱动系统用于驱动一组至少包括两台具有互不相同运行特性的交流无刷电动机(15)，例如供电频率或最大转矩不同，而且其设计使得每台电动机都通过一台静态变换器取得所需电气参数的电源。其特征为，对上述各电动机(15)安排了每次有一个与同一个可调变换器(4)的输出端(5，6，7)相接；并且对每台电动机(15)都分别通过一个鉴定装置(10-13；35；44；47)对变换器(4)控制输入端(8，9)进行整定，以便调整该变换器使产生适合于上述电动机(15，15′)需要的参数的电能。

2、按照权利要求1的驱动系统，其特征在于，该鉴定装置包括至少一个表征每台电动机特性的电气元件（10-13;44;47），每个这样的元件随同上述的电动机和变换器合为一体，在电动机（15）与该变换器（4）电气连接的同时，相应的上述元件也与变换器的控制输入端（8，9）进行电气连接。

3、按照权利要求1的驱动系统，其特征在于，该鉴定装置包括有一个与电动机（15，15′）相关的机械式驱动器（38）和一个在变换器4上的可调节的电气鉴定回路（35，41），当电动机（15）与变换器电气连接时，它就根据该电动机的运行特性由上述驱动器以机械的方法对变换器进行调节。

4、按照权利要求2的驱动系统，其特征在于，该鉴定装置包括有一个存储电路（47），在所述的电动机中，系安排由与上述变换器（4）上的控制输入（8，9）相关的微处理机（48）读数，以产生并将控制信号传送到变换器的控制输入端。

5、按照权利要求2的驱动系统，其特征在于，鉴定装置（47）包括有一个微处理（48）。

6、按照权利要求1的驱动系统，其特征在于，每台电动机（15）是接合在一台配备有上述的鉴定装置的手动工具中。

7、一台用于如权利要求1所述的驱动系统中并设有一台交流无刷电动机（15）的手动工具，该电动机通过一台可调节的变换器取得合乎需要供电参数的电源，其特征在于，对所述的工具设有一个工具鉴定装置（10-13;35;44;47），它的动作响应于与所述的变换器（4）电气连接的工具，在该变换器上的控制输入装置（8，9）对它进行调节以产生适合电动机（15）和工具所需的特定的电气参数。

8、按照权利要求7的手动工具，其特征为，所述的鉴定装置包括一个与所述的控制输入装置（8，9）电气连接的一个鉴定电路（10-13;35;44;47）。

9、按照权利要求7的手动工具，其特征为，该鉴定装置包括一个机械驱动器（38），它用以机械地驱动所述的控制输入电路（8，9），以便对它的电气特性进行整定。

10、按照权利要求8的手动工具，其特征为，该鉴定装置包括一台存储器电路（47）。

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